JP2003021688A - 日射センサ - Google Patents
日射センサInfo
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Abstract
力から直接に太陽の仰角などを算出するものであるの
で、雲量などにより算出精度が左右される問題点を生じ
ていた。 【解決手段】 本発明により、受光素子3の出力から演
算した太陽仰角AEiおよび日射量PSiを、晴天時の
日射量データテーブルPSTと比較することで晴天度R
Cを算出し、この晴天度に対応する補正係数に基づく補
正値を受光素子の出力から減算し、減算が行われた値に
対して再度方位角および太陽仰角の演算を行う日射セン
サ1としたことで、受光した太陽光中に含まれる拡散光
の量を雲量の係数として予測し、その拡散光を受光素子
が受光した光量から差引くことで直達光成分を得て再計
算を行うことで、実状に極めて一致する精度の高い太陽
の仰角が得られるものとして課題を解決する。
Description
される日射センサに関するものであり、詳細には、日照
量、太陽の仰角などを測定し、例えば車載用の空調装置
の制御を行わせるときには太陽高度などに対しても制御
を可能とし、これら空調機器などを一層に周囲条件に対
応する運転状態とすることを可能とする日射センサに係
るものである。
例を示すものが図6であり、この日射センサ90の受光
部91は複数、例えば4個の受光素子92(A〜D)が
レンズ状など適宜な形状としたケース93中に、点対称
などの配置とし、それぞれの受光素子92から個別に出
力が得られる回路構成として納められて構成されてい
る。そして、前記受光素子92(A〜D)それぞれから
の出力に基づき、日照量α、方位β、太陽の仰角γを演
算するマイクロコンピュータなどによる演算装置94が
設けられている。
により、日照量αは受光素子92Aの出力Va、受光素
子92Bの出力Vb、受光素子92Cの出力Vc、受光
素子92Dの出力Vdの何れか、或は、複数の係数とし
て求められ、自動車に対して太陽の存在する方位βは、
隣接する受光素子92の比の差分、例えば、方位β=
(Va/Vb)−(Va/Vd)の係数として求められ
る。
角γは、その方位に対して前後方向となる2個の受光素
子92、例えば、太陽の仰角γ=(Va/Vc)として
求められるものと成る。但し、上記の日射量αと、方位
βと、太陽の仰角γとを求めるに当っては、上記の演算
結果をもって、予めメモリなどに記録しておいた日照量
データテーブル、方位データテーブル、仰角データテー
ブルを参照し、より正確な値を得るものとしている。
1に入射する太陽光について考察してみると、自然界に
おいては、晴天の日もあれば、曇った日もある。そし
て、晴天の日においては、受光部91に入射する光は太
陽からの直達光成分が大部分を占めるものとなり、即
ち、指向性の強い光が入射するものと成るので、上記に
示した計算式によっても正確な結果が得られるものと成
る。
射した拡散光成分が増加するものと成り、この拡散光成
分は指向性が弱いので測定精度を低下させる要因とな
る。しかしながら、曇った日における雲量は様々であ
り、また薄曇りなど雲が発生する状態も様々であり、従
来の日射センサ90においては適切な補正手段が提供さ
れていなかったので曇天時の精度が低く、この日射セン
サ90の出力で、例えば空調装置を制御するときには現
実とも乖離が大きくなるなど期待する効果が得られない
問題点を生じていた。
の課題を解決するための具体的手段として、所定のパタ
ーンをもって配置された複数の受光素子を有し、前記受
光素子のそれぞれからの出力を演算し、各出力を演算
し、各出力値の関係から太陽仰角、方位角を得る日射セ
ンサにおいて、各素子の出力値に対し所定の値を減算し
た結果を用いて太陽仰角、方位角を求めることを特徴と
する日照センサを提供することで精度の向上を可能とし
課題を解決するものである。
態に基づいて詳細に説明する。図1〜図5に符号1で示
すものは本発明に係る日射センサであり、この日射セン
サ1には、受光部2と演算装置5とが設けられ、前記受
光部2は複数、例えば4個の受光素子3(A〜D)と、
これら受光素子3(A〜D)を収納する略レンズ状とし
たケース4とから成り、前記受光素子3(A〜D)は個
別に出力V(a〜d)が取りだせる回路構成とされてい
るものである点は従来例のものと同様である。
ず、従来例と同様に、演算装置5により前記受光素子3
(A〜D)の個別の出力V(a〜d)を演算し、太陽の
仰角AEi、方位角AHi、日射量PSiを求め、それ
らAEi、AHi、PSiを初期値として、更なる演算
を行い、精度の向上を図るものであり、これに備えて、
本発明の演算装置5内には快晴時の日射量を、太陽の仰
角毎に測定してマップ化した日射量データーテーブルP
ST(図2参照)と、後に詳細に説明する補正係数デー
タテーブルKT(図3参照)とがメモリなどにより記憶
され保持されている。
の仰角AEiにおける日射量PSiと、前記日射量デー
ターテーブルPST上における同じ太陽の仰角AEiと
したときの日射量PSsとを比較演算し、晴天度RCを
(日射量PSi(初期値)/日射量PSs(テーブル
値))として求める。
ば、前記日射量データーテーブルPSTに記載されてい
るデータは雲一つない快晴時の日射量であり、即ち、太
陽からの直達光のみでの受光素子3の出力が記載されて
いる。そして、初期値として測定された日射量PSi
は、現状の気象状況における受光素子3からの出力であ
る。
に同じ太陽の仰角AEiとしたときの日射量PSiは、
データテーブルPSTに記載されている日射量PSsと
一致するものとなる。このときに両者に差異を生じてい
れば、その差異の主要因は雲量であると考えられ、よっ
て、晴天度RCは現状の気象状況における雲量を表して
いるものと成る。
生の要因である。そして、日射量PSi中に占める拡散
光の量は、雲量に依存すると考えて良い。よって、本発
明の日射センサ1では、前記補正係数データテーブルK
Tにより日射量PSi中に占める拡散光の割合を晴天度
RCから補正係数Kとして求めるのである。
し、日射量PSi中に占める拡散光の光量Vkを算出
し、この拡散光の光量Vkを各受光素子3の出力V(a
〜d)から減算する。このようにすることで、受光素子
3Aの補正された出力は(Va−Vk)となり、受光素
子3Bの補正された出力は(Vb−Vk)となり、受光
素子3Cの補正された出力は(Vc−Vk)となり、受
光素子3Dの補正された出力は(Vd−Vk)となり、
これらの出力は何れも各受光素子3(A〜D)の直達光
成分のみによる出力に相当するものとなる。
れた、出力(Va−Vk)、出力(Vb−Vk)、出力
(Vc−Vk)、出力(Vd−Vk)を用いて、再度演
算して、補正された太陽の仰角AEr、方位角AHr、
日射量PSrを求め精度を高めるものであり、上記の手
順をフローチャートとして示すものが図4である。
の手順では、最初の太陽の仰角AEi、方位角AHi、
日射量PSiなどの算出に当っては補正が行われない出
力V(a〜d)に基づいて行われ、この部分では拡散光
を含む状態で演算が行われているので、精度は低いと考
えられる。よって、補正した出力によって得られた、太
陽の仰角AEr、方位角AHr、日射量PSrを用い
て、再々度、上記の手順を繰返し、一層の精度の向上を
図るなどは自在である。
角AErを、実際に測定した太陽の仰角AEt、及び、
従来例の手順による太陽の仰角AEiとの比較で示すグ
ラフであり、従来例の手順による太陽の仰角AEiは、
実際の太陽の仰角AEtに対して凹凸が激しく、正確な
仰角が得られているとは言い難い。
た太陽の仰角AErは、実際の太陽の仰角AEtに対し
て曲線における形状面でも、数値面でも極めて近いもの
となっている。従って、本発明の手順を備える日射セン
サ1を用いて車両用の空調装置、照明装置などを制御す
れば、現実の気象状況などと乖離することのない適正な
制御が行えるものと成る。
例えば、夏季、冬季など季節要因により、前記日射量デ
ータテーブルPST、前記補正係数データテーブルKT
の双方、或は、何れか一方を切換えることで一層に精度
が向上する可能性もある。よってこのような場合には、
複数の日射量データテーブルPSTを用意し、例えば外
気温センサの出力などにより切換えて使用するなどは自
在である。
光素子からの出力から演算した太陽仰角および日射量
を、晴天時の日射量データテーブルの同じ太陽仰角と比
較することで晴天度を算出し、この晴天度に対応する補
正係数を補正量データテーブルから求め、この補正係数
に基づく補正値を受光素子の出力から減算し、減算が行
われた値に対して再度方位角および太陽仰角の演算を行
い出力とする日射センサとしたことで、晴天度から太陽
光中に含まれる拡散光の量を雲量の係数として予測し、
その拡散光を受光素子が受光した光量から差引くことで
直達光を得、この直達光により再計算を行うことで、実
状に極めて一致する精度の高い太陽の仰角が得られるよ
うにするものである。
日射センサの出力により制御が行われる機器を晴天、曇
天に係わらず外部状況に一致する精度の高い制御が行わ
れるものとして、車室内の居住性を向上させるなど、こ
の種の機器の性能の向上に極めて優れた効果を奏するも
のである。
す説明図である。
タテーブルの例を示すグラフである。
タテーブルの例を示すグラフである。
示すフローチャートである。
実測値及び従来例との比較で示すグラフである。
明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 所定のパターンをもって配置された複数
の受光素子を有し、前記受光素子のそれぞれからの出力
を演算し、各出力を演算し、各出力値の関係から太陽仰
角、方位角を得る日射センサにおいて、各素子の出力値
に対し所定の値を減算した結果を用いて太陽仰角、方位
角を求めることを特徴とする日照センサ。 - 【請求項2】 所定のパターンをもって配置された複数
の受光素子を有し、前記受光素子のそれぞれからの出力
を演算し、この演算結果を予め内部に記憶したデータテ
ーブルと比較演算して日照量、方位角および太陽仰角を
得る日射センサにおいて、前記受光素子からの出力から
演算した太陽仰角および日射量を、晴天時の日射量デー
タテーブルの同じ太陽仰角と比較することで晴天度を算
出し、この晴天度に対応する補正係数を補正量データテ
ーブルから求め、前記補正係数に基づく補正値を前記受
光素子の出力から減算し、前記減算が行われた値に対し
て再度方位角および太陽仰角の演算を行い出力とするこ
とを特徴とする日射センサ。 - 【請求項3】 上記出力を得る手順が少なくとも2回繰
返され、複数回数の出力の処理により最終出力を得るこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載の日射セン
サ。 - 【請求項4】 前記日射量データテーブルと前記補正量
データテーブルとの少なくとも一方には季節要因が含ま
れていることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の
日射センサ。
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